和电动爹说再见！一款新型锂电池正式面世：零下40度续航不缩水
7月8日消息，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）研究团队近日公布了一项成果，他们研发出一种可以在高温和低温环境下正常工作的新型锂电池，并且能量密度比传统锂电池更高。 如果这款电池能得到量产商用，那我们就能彻底和电动爹说拜拜了。
（图源：ucsdnews）
据了解，这种新型电池的阴极使用硫化物材料制作，UCSD将硫附着在塑料基材上，以解决硫阴极容易降解的问题。同时，引入新的电解质允许锂离子均匀传输，不容易粘在一起形成枝晶，导致电池性能降低。
UCSD团队制作出原型电池并进行测试，经过200次充放电循环后，并将电池放置在零下40度的环境内，电池依旧保持87%左右的容量。而当环境温度达到50度时，电池容量反而增加了15%。 教授表示，更高的温度增加电荷转移和锂离子扩散速度，进而提高了电池的容量和能量极限。
（图源：ucsdnews）
尽管这款新型电池还处于实验室阶段，但其表现真的很令人惊喜，超低温下能保持较高的容量，不至于缩水一半。高温环境下电池容量还会增加，说不定还能进一步提高汽车的续航。今年夏天国内多地爆发高温天气，马路面的温度应该接近50度了，这款电池的潜力巨大。
锂硫电池是目前最被看好的下一代动力电池产品，它拥有更高的能量密度以及更低的制造成本，每公斤存储能量是当前锂电池的两倍左右，能让电动汽车的续航提高一倍，还大幅降低汽车的成本。 但是，当前锂硫电池仍存在不少问题尚未解决，距离真正量产可能还比较遥远，但很值得期待。
（图源：特斯拉）
自电动汽车面世以来，就被冠上“电动爹”的称号。续航太短，充电时间又特别长，早上起来充一两个小时，可能还不够一天的路程需求。到了冬天，电动汽车的续航更是大幅缩水，根本不敢开出门，搞不好半路没电就惨了。很多人比较反对电动汽车，和它续航短、冬天续航缩水严重有关。
不过，近两年随着电池技术的不断发展，电池能量密度不断提高，续航和充电都得到十足提升。而且，很多厂商还研发电池加热技术，能确保冬天寒冷环境下，电池也有稳定的性能。以后，随着综合性能更强的锂硫电池出现，大家就可以彻底和“电动爹”说拜拜了，也不再需要为高昂的油价而苦恼。
最低零下70℃，最高80℃！抗冻又耐热的新型锂离子电池在深圳量产
来源：【读特】
受得了炎热气候、扛得住冰天雪地、充电快速、成本还低，如此“能打”的锂电池是真实存在的！5月24日，记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉，该院碳中和（筹）研究所唐永炳研究员团队的一项新型锂离子电池技术，于2022年5月24日完成了规模化量产。统计数据表明，本次规模化量产的产品合格率达到99.11%，过程各工序合格率均99%以上。
团队表示，这是我国首款具有宽温域、低成本、长寿命的电芯产品，有望打破电池产业格局。
新型电池高低温性能测试（左：-70℃测试，右：80℃测试）↑ （先进院供图）
适应环境温差“横跨”150℃
从汽车到电子产品，锂离子电池早已渗透到人们生活，为衣食住行提供“动力”。据工信部赛迪研究院近日发布的《2021中国锂电产业发展指数白皮书》显示，我国已连续五年成为全球最大的锂电池消费市场。
然而，受电池关键材料的限制，目前锂离子电池的一大局限是，在零度以下的低温条件下无法充电，而在50℃以上的高温条件下，安全性又不能保障。我国幅员辽阔，气温随地域和季节变化大，北方地区冬季温度可以低至-40℃以下，而南方地区夏季地表温度高达50℃以上，冬季电动车无法启动、智能手机自动关机，夏季电动车自燃等情况频发。
为此，唐永炳研究员团队历时近10年，研发出了既抗冻又耐热的新型锂离子电池技术，最低工作温度可以达到-70℃，而最高工作温度高达80℃，而且低温与高温性能可以同时兼顾。
据悉，该产品的高低温性能、循环寿命、安全性能等各项指标，均已通过第三方权威机构检测，并获得ISO9001、GB31241-2014、IEC 62133-2:2017、UN38.3等标准和资质认证。
研发关键负极材料
新型电池“新”在何处？团队主要从负极材料和电解液上下功夫。
据了解，目前电池的正极材料相关技术已接近“天花板”，要提升性能，负极材料尚有发展空间。为此，团队研发了一种新型铝基复合负极材料，通过与商用锂离子电池正极材料匹配，针对不同应用场景，成功开发出了新型锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池等产品。
“我们开发的电池产品除了耐热抗冻的特性以外，还具有高安全、长续航、快充和低成本的优势。”该团队表示。
在安全性能方面，常规锂电池随着不断使用，内部会产生锂枝晶，既影响充电能力，还可能刺穿隔膜，带来电池短路等隐患。而团队开发的新型铝基负极，在低温和过充条件下能有效缓解锂枝晶的产生，提高了安全性。
在续航性能上，得益于铝基负极材料高的理论容量，该电池能量密度较传统锂离子电池提升13%～25%，能做到长续航。此外，由于铝基复合负极优异的导电性能，产品还表现出不俗的快充性能，20分钟即可充满电，为半小时充电需求提供了解决方案。
在成本方面，基于铝基复合负极的性能优势，并结合开发的高性能电解液，低温电池产品可以摆脱对昂贵的纳米级正极材料的依赖，电池成本可以降低10%-30%。
应用场景“上天入地”
据悉，本次量产是应某电动车客户要求，提供了批量电芯进行深度性能评估，相关性能评估已满足使用需求。
事实上，紧贴市场需求，是团队一直以来的坚持。“有些场景需要零下40摄氏度也能正常充放电，而有些则在长循环方面提出了更高要求。围绕核心技术，结合实际情况，我们对产品不断作出调整。”团队表示。相关产品可以应用于光伏储能、家庭储能、通讯基站储能、轨道交通、国防建设、航天航空、极地科考等领域，尤其适用于高寒地区及亚热带地区，显著扩大了电池的应用范围。
据悉，相关研究成果在Nature Chemistry, Nature Communications, Advanced Materials等国际期刊，已发表高水平SCI论文90余篇（影响因子＞10论文60余篇）；同时围绕相关技术进行了系统全面的知识产权布局，形成了180余项包括PCT专利、中国发明专利、美欧日韩专利在内的专利池，已获得授权专利120余项。
此外，据深圳先进院转化处处长吴小丽介绍，基于新型电池技术，团队的23项相关专利依托深圳先进院，以知识产权作价6500万元，成功实现了技术转移转化，于2017年3月成立了深圳中科瑞能实业有限公司（简称“中科瑞能”），获现金投资2500万元，注册资本1亿元。目前，项目正在进行增资扩股洽谈，进一步建成新型电池规模化产线，快速推动新型电池产品在多个领域的应用。
国际储能材料及电化学著名权威专家、美国德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram教授在其综述论文中指出，“该成果首次提出了双功能铝基负极的概念，匹配商业化正极如钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等，电池表现出优异的长循环稳定性，使得铝基电池具有巨大的应用潜力”。
（原标题《抗冻又耐热，深圳先进院新型锂离子电池成功量产》）
（作者：深圳特区报记者 闻坤)
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